Som vi har set, udføres den humorale (antistofmedieret) reaktion af antistoffer. Antistoffer produceres af en særlig gruppe af lymfocytter, kaldet B-celler. Den proces, der fører til produktion af antistoffer, starter når B-celler udsættes for frie eller ekstracellulære antigener.
15.5.1 Klonselektion af antistofproducerende celler
Hver B-celle, bærer immunoglobuliner på dens overflade der er en del af dens sammensætning. Størstedelen af B-cellens overfladeimmunoglobuliner, er IgM og IgD – der alle er specifikke for genkendelse af den samme epitop. Ti procent eller færre af B-cellerne bærer andre klasser ad immunoglobuliner, men på visse placeringer kan deres antal være højt. For eksempel er B-celler i tarmslimhinden rige på IgA. B-celler kan bære mindst 100.000 identiske immunoglobulinmolekyler indbygget på deres overflademembraner.
Når en B-celles immunoglobuliner, binder sig til dets specifikke epitop, bliver B-cellen aktiveret. En aktiveret B-celle, undergår klonal ekspansion og proliferation. B-celler, kræver normalt bistand fra en T-hjælpecelle (TH), som vist i figur 15.5.1.1. En antigen, der kræver en TH-celle for antistofproduktion, er kendt som et T-afhængigt antigen. T-afhængige antigener, er hovedsageligt proteiner, som for eksempel dem der findes på vira, bakterier, fremmede røde blodlegemer og haptener med deres bæremolekyler.
For antistoffer, der skal produceres som et respons på et T-afhængigt antigen, er det nødvendigt at både B- og T-celler aktiveres og interagerer. Processen initieres når B-cellen får kontakt med et antigen. Det er vigtigt at bemærke, at antigenet der kommer i kontakt med overfladeimmuno-globulinet på B-celle, enzymatisk bearbejdes i B-cellen og fragmenter af det kombineres med det store histokompabilitetskompleks (HKK). HKK er en samling af gener, der koder for molekyler af genetisk afvigende glycoproteiner (det vil sige en del kulhydrat og en del protein). Klasse I HKK, findes på plasmamembranen i mammale celler med kerner. De identificerer sig som ”del af individet”, for at forhindre immunsystemet i at danne antistofferm der ville være skadelige for værten. Klasse II HKK molekyler, eksisterer kun på overfladen af antigenpræsenterende molekyler (APC’er) – herunder B-celler.
Når en inaktiv B-celle møder et antigen, der kan binde sig til dets særlige overfladereceptor, vil det opsluge og behandle det og vise antigenfragmenter bundet til B-cellens HKK klasse II molekyle. Dette vil igen tiltrække T-hjælpeceller til B-cellerne. Som vist i figur 15.5.1.1 trin 3, begynder T-hjælpecellen, der er i kontakt med det antigene fragment som præsenteres på overfladen af B-cellen, at producere cytokiner der aktiverer B-cellen. B-cellen prolifererer til en stor klon af celler. Nogle af disse celler, differentierer til antistofproducerende plasmaceller, Andre kloner, omdannes til langlivede hukommelsesceller, der er ansvarlige for den udvidede sekundøre reaktion på et antigen. Denne proces med klonselektion er vist i figur 15.5.1.2.
Som tidligere nævnt, er IgM det første antistof, en B-celle danner under den primære reaktion på et antigen. Men en individuel B-celle, er også i stand til at danne de forskellige klasse af antistoffer, som for eksempel IgG, IgE eller IgA, alle med uændret antistofspecifitet. Betegnet klasseskift, er dette især observeret, i tilfælde af den primære og sekundære immunrespons. Generelt når IgG begynder at blive produceret i den sekundære reaktion, vil produktionen af IgM falde eller blive kraftigt indskrænket.
Puljen af B-celler, indeholder ikke mange der er skadeligt reaktive mod værtsvævet, eller dem selv. Disse elimineres normalt i det umodnede lymfocyttrin ved fremgangsmåden for klonal sletning.
Antigener, der stimulerer B-celler direkte uden hjælp fra T-celler, kaldes T-uafhængige antigener. Sådanne antigener, er karakteriseret ved gentagende underenheder, som for eksempel findes i polysaccharider eller lipopolysaccharider. Bakterielle kapsler, er ofte gode eksempler på T-uafhængige antigener. De gentagne underenheder, som vist i figur 15.5.1.3, kan bindes til flere B-cellereceptorer, som sandsynligvis er grunden til de ikke kræver T-celle hjælp. T-uafhængige antigener, fremprovokerer generelt et svagere immunrespons end T-afhængige antigener. Denne reaktion, er sammensat primært af IgM og der genereres ikke nogle hukommelsesceller. Immunsystemet hos børn, kan ikke blive stimuleret af T-uafhængige antigener, før omkring toårs alderen.
15.5.2 Antistoffers mangfoldighed
Det humane immunsystem, er i stand til at genkende et sindsoprivende antal forskellige antigener – det anslåede tal er mindst en quadrillion (tusinde millioner millioner eller 1015) antigener. Antallet af gener, der er nødvendigt for denne mængde af mangfoldighed, synes at kræve en stor del af en persons nedarvede DNA. Men en tilstrækkelig mængde antistofmangfoldighed, er afledt af kun få hundrede gener. Simplistisk, er mekanismen analog med dannelsen af en enorm mængde ord ud fra et begrænset alfabet. Dette ”alfabet” findes i tilfældige omarrangementer af nekleotidsekvensen for den variable del af antistoffet (V). Disse omarrangementer forekommer, selv når intet antigen er til stede under de tidlige stadier af differentieringen af en B-celle. Detaljerne i denne mekanisme er ganske komplekse, men resultatet er, at kun en relativt lille mængde DNA er påkrævet, for at klare det enorme antal forskellige antigener der måtte opstå. Et nyt gen er ikke nødvendigt for at reagere på hvert antigen.